DE8700520U1

DE8700520U1 - Scanner for optical scanning of objects, especially recording disks

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Publication number: DE8700520U1
Application number: DE8700520U
Authority: DE
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1987-03-12
Also published as: DE3785435D1; EP0274572B1; EP0274572A2; JPS63187214A; US4848864A; ATE88273T1; EP0274572A3

Abstract

In a scanner for the optical checking of objects such as CD-discs there is provided a coherent light source; a light deflecting device which allows a light beam emitted from the light source to sweep over the object in a substantially linear scanning movement, with the optical axis of the light beam subtending a small angle with a normal to the object surface transverse to the scanning direction; and a detector for detecting light which is reflected back from the object. In the present arrangement the optical axis of the light beam also subtends a small angle with the normal to the object surface in the scanning direction. This makes it possible to avoid disturbing modulation of the detector signal due to interference effects.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Scanner zur optischen Abtastung von Objekten, insbesondere Aufzeichnungsplatten, mit einer kohärenten Lichtquelle, mit einer Ablenkeinrichtung, die einen von der Lichtquelle ausgehenden Lichtstrahl in einer im wesentlichen linearen Scanbewegung über das Objekt streichen läßt, wobei die optische Achse des Lichtstrahls mit einer Normalen auf die Objektoberfläche quer zu der Scanrichtung einen kleinen Winkel einschließt und mit einem Detektor zur Erfassung von Licht, das von dem Objekt zurückgeworfen wird.The invention relates to a scanner for optically scanning objects, in particular recording disks, with a coherent light source, with a deflection device which allows a light beam emanating from the light source to sweep over the object in a substantially linear scanning movement, the optical axis of the light beam enclosing a small angle with a normal to the object surface transverse to the scanning direction, and with a detector for detecting light which is reflected by the object.

Derartige Scanner werden bei der produktionsbegleitenden Prüfung von CD-Aufzeichnungsplatten (Compact Disc) eingesetzt. Letztere sind mit einer durchsichtigen Schutzschicht überzogene metallisierte Kunststoffscheiben, auf denen eine digitale Information, insbesondere ein Audio- oder Videosignal, in Form mikroskopischer Erhebungen und Vertiefungen untergebracht sind. Zur Wiedergabe werden die CD-Aufzeichnungsplatten mit einem Laserstrahl ausgelesen, der an der Metallschicht reflektiert wird. Nach demselben Prinzip arbeitet ein bei der Inspektion von CD-Aufzeichnungsplatten verwendeter Scanner. Dieser erlaubt es, mit einem schnell abgelenkten Laserstrahl unter gleichzeitiger Rotation der Platte die Plattenoberfläche lückenlos abzutasten und dabei Plattenfehler zu detektieren, die eine Veränderung des reflektierten und/oder gebeugten Laserlichtes hervorrufen.Such scanners are used to inspect CD recording disks (compact discs) during production. The latter are metallized plastic disks covered with a transparent protective layer on which digital information, in particular an audio or video signal, is stored in the form of microscopic elevations and depressions. For playback, the CD recording disks are read with a laser beam that is reflected from the metal layer. A scanner used to inspect CD recording disks works according to the same principle. This allows the disk surface to be scanned without gaps using a rapidly deflected laser beam while the disk is rotating at the same time, and to detect disk errors that cause a change in the reflected and/or diffracted laser light.

Es ist bekannt, das kohärente Laserlicht in Scanrichtung gesehen parallel zur Plattennormalen, senkrecht zur Scanrichtung gesehen aber unter einem kleinen Winkel zur Plattennormalen auf die CD-Aufzeichnungsplatte auffallen zu lassen. Der Winkel dient dabei zur Trennung des einfallenden und des von der Platte zurückreflektierten Lichts. Er ist klein, beispielsweise ca. 1,5°, damit durch die Trennung von einfallendem und reflektiertem Licht keine nennenswerte Vergrößerung des Lichtflecks oberhalb der reflektierenden Metallfläche und quer zur Scanrichtung eintritt, und damit eine entsprechend hohe Meßgenauigkeit und Fehlerempfindlichkeit auch für Fehler oberhalb der Metallfläche - im Substrat oder auf der Ausleseseite erreicht wird.It is known that the coherent laser light can be incident on the CD recording disk parallel to the disk normal when viewed in the scanning direction, but perpendicular to the scanning direction but at a small angle to the disk normal when viewed in the scanning direction. The angle serves to separate the incident light and the light reflected back from the disk. It is small, for example approx. 1.5°, so that the separation of incident and reflected light does not result in any significant enlargement of the light spot above the reflective metal surface and perpendicular to the scanning direction, and so a correspondingly high measurement accuracy and error sensitivity is achieved, even for errors above the metal surface - in the substrate or on the readout side.

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Der einfallende Laserstrahl durchdringt die ca. 1,2 nun dicke Kunststoffschicht der CD-Aufzeichnungsplatte, und er wird von der darunterliegenden metallischen Reflexbeschichtung reflektiert. Dabei erzeugt das Informationsmuster der CD-Aufzeichnungsplatte, welches wie ein Beugungsgitter wirkt, mehrere diskrete Beugungsordnungen. Das reflektierte Licht der nullten und der diskreten höheren Beugungsordnungen wird an den Grenzflächen zwischen Luft und Kunststoff einerseits und Kunststoff und Reflexbeschichtung andererseits mehrfach reflektiert, wobei jeder Laserstrahl beim Wiederauftreffen auf die Informationsspuren der CD-Aufzeichnungsplatte erneut diskrete Beugungsordnungen erzeugt. Auf diese Weise kommt es bei entsprechender Geometrie der Grenzflächen zueinander zu Lichtstrahlüberlagerungen als Interferenzen gleicher Dicke. Das führt zu deutlichen Modulationen des Empfangssignals des von der Platte kommenden, reflektierten und/oder gebeugten Lichtes, wodurch die Detektion von Herstellungsfehlern der CD-Aufzeichnungsplatte erschwert und die Genauigkeit des Prüfverfahrens herabgesetzt wird.The incident laser beam penetrates the approximately 1.2 mm thick plastic layer of the CD recording disk and is reflected by the metallic reflective coating underneath. The information pattern of the CD recording disk, which acts like a diffraction grating, generates several discrete diffraction orders. The reflected light of the zeroth and the discrete higher diffraction orders is reflected several times at the interfaces between air and plastic on the one hand and plastic and reflective coating on the other, with each laser beam generating new discrete diffraction orders when it hits the information tracks of the CD recording disk again. In this way, with the appropriate geometry of the interfaces, light beams overlap as interference of the same thickness. This leads to significant modulations of the received signal of the reflected and/or diffracted light coming from the disk, which makes it difficult to detect manufacturing defects in the CD recording disk and reduces the accuracy of the testing procedure.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen zur Inspektion von CD-Aufzeichnungsplatten verwendbaren Scanner anzugeben, bei dem Interferenzen, die zu einer Modulation des Empfangssignals führen, in wirkungsvoller Weise unterdrückt sind, ohne daß die Genauigkeit der Fehlerortung nennenswert beeinträchtigt ist.The object of the invention is to provide a scanner that can be used to inspect CD recording disks, in which interference that leads to a modulation of the received signal is effectively suppressed, without the accuracy of the error location being significantly impaired.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, die optische Achse des Lichtstrahls mit der Normalen auf die Oberfläche des abzutastenden Objekts auch in Scanrichtung einen kleinen Winkel einschließen zu lassen.To solve this problem, it is proposed that the optical axis of the light beam enclose a small angle with the normal to the surface of the object to be scanned, even in the scanning direction.

Durch den in Scanrichtung mit der Normalen eingeschlossenen Winkel werden die zwischen Grenzflächen der CD-Aufzeichnungsplatte hin- und herreflektierten Laserstrahlen räumlich ge-The angle enclosed with the normal in the scanning direction spatially distributes the laser beams reflected back and forth between the interfaces of the CD recording disk.

trennt. F.s verschwinden so die störenden Interferenzerscheinungen. F.s. This means that the disturbing interference phenomena disappear.

Der mit der Normalen in Scanrichtung eingeschlossene Einstrahlwinkel ungleich Null hat durch die geringfügige, räumliche Trennung von einfallendem und reflektiertem Strahl eine scheinbare Verbreiterung des Lichtflecks in Scanrichtung, und damit eine scheinbare Fehierverbreiterung in dieser Richtung zur Folge, insbesondere für Defekte nahe der Plattenoberfläche. Diese scheinbare Fehlerverbreiterung spielt aber für das Inspektionsergebnis keine entscheidende Rolle.The angle of incidence enclosed by the normal in the scanning direction, which is not equal to zero, results in an apparent broadening of the light spot in the scanning direction due to the slight spatial separation of the incident and reflected beam, and thus an apparent widening of the error in this direction, especially for defects close to the plate surface. However, this apparent widening of the error does not play a decisive role in the inspection result.

Eine durch den leicht schrägen Lichteinfall in Scanrichtung eventuell verursachte, geringfügige Defokussierung am Anfang und Ende des Scanbereichs ist bei der Inspektion einer CD-Auf zeichnungsplatte in der Wirkung vernachlässigbar.Any slight defocusing at the beginning and end of the scanning area caused by the slightly oblique incidence of light in the scanning direction is negligible in its effect when inspecting a CD recording disk.

Es gibt Alternativen zu der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung. Beispielsweise ist es denkbar, die chromatische Kohärenz der Lichtquelle zu stören. Dies würde aber das Ersetzen des Lasers durch eine inkohärente Lichtquelle erforderlich machen, was zehlreiche Nachteile, insbesondere eine Verschlechterung der Signalqualität, mit sich bringt. Weiter ist an eine Störung der räumlichen Kohärenz der Lichtquelle zu denken. Damit gehen aber ähnliche Nachteile einher, und zumindest bei den hohen Abtastfrequenzen von ca. 10 MHz (Scanürequenz ca. 3 kHz) , die hier für die Auslesung von Scanner Video-Signalen erforderlich sind, ist dieses Vorgehen nicht praktikabel.There are alternatives to the solution proposed by the invention. For example, it is conceivable to disrupt the chromatic coherence of the light source. However, this would require replacing the laser with an incoherent light source, which would entail numerous disadvantages, in particular a deterioration in the signal quality. Another possibility is to disrupt the spatial coherence of the light source. However, this would entail similar disadvantages, and at least with the high sampling frequencies of approx. 10 MHz (scanning frequency approx. 3 kHz) that are required here for reading out scanner video signals, this approach is not practical.

Eine weitere Alternative zu der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, bei in Scanrichtung gesehen unverändert in Normalenrichtung erfolgender Einstrahlung des Laserstrahls den Winkel zu vergrößern, den dieser quer zur Scanrichtung gesehen mit der Normalen auf die Oberfläche des abzutastenden Objekts einschließt. Bei nur hinreichend großem Winkel, insbesondere bei einem Einstrahlwinkel von mehr als 5", werden die zwischenA further alternative to the solution according to the invention consists in increasing the angle that the laser beam forms with the normal to the surface of the object to be scanned, viewed transversely to the scanning direction, when the laser beam is irradiated unchanged in the normal direction. If the angle is sufficiently large, in particular if the angle of incidence is more than 5", the angles between

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den Grenzflächen der CD-Aufzeichnungsplatte hin- und herreflektierten Laserstrahlen ebenfalls räumlich getrennt, so daß die Interferenzerscheinungen verschwinden. Ein relativ großer Einstrahlwinkel senkrecht zur Scanrichtung hat aber für Fehler innerhalb der durchlässigen Kunststoffschicht, und insbesondere nahe der Plattenoberfläche liegende Fehler eine scheinbare Fehlerverlängerung in Spurrichtung zur Folge, weil der einfallende und räumlich getrennte reflektierte Strahl den Fehler nacheinander erfassen. Die Genauigkeit der Fehlererkennung, d.h. die Fehlerlängenbewertung, wird damit beeinträchtigt.the laser beams reflected back and forth between the interfaces of the CD recording disk are also spatially separated, so that the interference phenomena disappear. However, a relatively large angle of incidence perpendicular to the scanning direction results in an apparent extension of the error in the track direction for errors within the permeable plastic layer, and in particular for errors located close to the disk surface, because the incident and spatially separated reflected beam capture the error one after the other. The accuracy of the error detection, i.e. the error length assessment, is thus impaired.

Der erfindungsgemäße Vorschlag, den Laserstrahl sowohl quer zur Scanrichtung, als auch in Scanrichtung unter jeweils einem kleinen Winkel zur Normalen auf die Oberfläche des abzutastenden Objekts einfallen zu lassen, ist von den Nachteilen der behandelten Varianten frei. Insbesondere können beide Winkel sehr klein gewählt v/erden, so daß die sich ergebende scheinbare Fehlervergrößerung keine nennenswerte Rolle spielt. In einer bevorzugten Weiterbildung schließt die optische Achse des Lichtstrahls mit der Normalen auf die Oberfläche des abzutastenden Objekts in Scanrichtung einen Winkel von maximal 3° ein.The inventive proposal to allow the laser beam to strike the surface of the object to be scanned both transversely to the scanning direction and in the scanning direction at a small angle to the normal is free of the disadvantages of the variants discussed. In particular, both angles can be chosen to be very small, so that the resulting apparent increase in error does not play a significant role. In a preferred development, the optical axis of the light beam forms an angle of a maximum of 3° with the normal to the surface of the object to be scanned in the scanning direction.

Die Ablenkeinrichtung des erfindungsgemäßen Scanners kann ein in Drehung angetriebenes, polygonales Spiegelrad mit peripheren Spiegelflächen sowie einen Hohlspiegel enthalten, der im Strahlengang zwischen dem Spiegelrad und dem Objekt liegt. Der Hohlspiegel kann dabei als Hohlspxegelstreifen eines vorzugsweise sphärischen oder kreiszylindrischen Hohlspiegels ausgebildet sein.The deflection device of the scanner according to the invention can contain a rotating, polygonal mirror wheel with peripheral mirror surfaces and a concave mirror that lies in the beam path between the mirror wheel and the object. The concave mirror can be designed as a concave mirror strip of a preferably spherical or circular-cylindrical concave mirror.

Es ist eine telezentrische Bauform eines solchen Scanners möglich, bei der die von dem Lichtstrahl getroffene Spiegelfläche des Spiegelrads im Brennpunkt des Hohlspiegels liegt. Um bei einem solchen telezentrischen Scanner die erfindungsgemäße, leicht schräge Einstrahlung des Laserstrahls in ScanrichtungA telecentric design of such a scanner is possible, in which the mirror surface of the mirror wheel hit by the light beam is located at the focal point of the concave mirror. In order to achieve the slightly oblique irradiation of the laser beam in the scanning direction according to the invention in such a telecentric scanner

zu erreichen, stellt man den Scanner insgesamt in Scanriohtung relativ zu dem abzutastenden Objekt unter dem gewünschten Winkel an. Das kann dadurch geschehen, daß man den ganzen Scanner gegenüber dem abzutastenden Objekt, oder dieses Objekt gegenüber dem Scanner verkippt. Ein Vorteil dieser Bauform ist, daß ein herkömmlicher telezentrischer Scanner ohne Änderung seines inneren Aufbaus zum Einsatz kommen kann, und nur eine Änderung seiner Halterung erforderlich ist. Das Erscheinungsbild der Gesamtanordnung ist allerdings ungewohnt .To achieve this, the scanner is positioned in the scanning direction relative to the object to be scanned at the desired angle. This can be done by tilting the entire scanner relative to the object to be scanned, or by tilting this object relative to the scanner. An advantage of this design is that a conventional telecentric scanner can be used without changing its internal structure, and only a change to its mount is required. The appearance of the overall arrangement is unusual, however.

In weiteren Varianten der Erfindung wird daher vorgeschlagen, | ausgehend von einem telezentrischen Scanner der genannten Art ^ die Relativstellung von Spiegelrad und Hohlspiegel geringfügig I zu modifizieren, um die gewünschte leicht schräge Einstrahlung des Laserstrahls in Scanrichtung zu erreichen. Man kann dazu den telezentrischen Scanner so dejustieren, daß der Hohlspiegel, verglichen mit der telezentrischen Anordnung, relativ &iacgr; zum Spiegelrad in Scanrichtung unter einem kleinen Winkel ge- I neigt ist. Eine andere Dejustxermöglichkeit besteht darin, | den Hohlspiegel, verglichen mit seiner telezentrischen Anord- | nung, relativ zum Spiegelrad in Scanrichtung parallel zu ver- fIn further variants of the invention, it is therefore proposed to slightly modify the relative position of the mirror wheel and the concave mirror, starting from a telecentric scanner of the type mentioned, in order to achieve the desired slightly oblique irradiation of the laser beam in the scanning direction. To do this, the telecentric scanner can be misaligned so that the concave mirror is inclined at a small angle relative to the mirror wheel in the scanning direction compared to the telecentric arrangement. Another misalignment option is to displace the concave mirror parallel to the mirror wheel in the scanning direction compared to its telecentric arrangement.

schieben. Beide Varianten lassen sich auch miteinander kombi- &iacgr;Both variants can also be combined with each other.

nieren, und es versteht sich, daß es allein auf die optische Relativstellung von Hohlspiegel und Spiegelrad ankommt, so daß man auch mit Änderungen einer dazwischen liegenden Optik ein vergleichbares Ergebnis erreichen kann. Der Vorteil entsprechend baulich veränderter Scanner ist, daß sie von außen genauso aussehen, und sich genauso handhaben lassen, wie herkömmliche telezentrische Scar.r ?.r, wobei aber störende Interferenzerscheinungen durch schi'·^ Einstrahlung des Lichts in Scanrichtung unterdrückt sind.nating, and it goes without saying that the only thing that matters is the optical relative position of the concave mirror and the mirror wheel, so that a comparable result can be achieved even by changing the optics in between. The advantage of scanners that have been structurally modified accordingly is that they look the same from the outside and can be handled in the same way as conventional telecentric scanners, but disturbing interference phenomena are suppressed by the light being directed in the scanning direction.

Die Erfindung wird im^ folgenden anhand von in den Zeichnungen <The invention will be described below with reference to the drawings <

dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.illustrated embodiments are explained in more detail.

Schematisch zeigen:Show schematically:

Fig. 1 die Scanebene eines telezentrischen Scanners, der einen Laserstrahl in Scanrichtung gesehen senkrecht auf die Oberfläche eines abzutastenden Objekts abstrahlt ;Fig. 1 the scanning plane of a telecentric scanner which emits a laser beam perpendicularly in the scanning direction to the surface of an object to be scanned;

Fig. 2 die Scanebene eines telezentrischen Scanners, der verglichen mit Fig. 1 insgesamt relativ zu dem abzutastenden Objekt geneigt ist, so daß der Laserstrahl in Scanrichtung gesehen mit der Oberflächennormalen des abzutastenden Objekts einen Winkel einschließt;Fig. 2 shows the scanning plane of a telecentric scanner which, compared to Fig. 1, is inclined overall relative to the object to be scanned, so that the laser beam, viewed in the scanning direction, forms an angle with the surface normal of the object to be scanned;

Fig. 3 die Scanebene eines Scanners, der ausgehend von der telezentrischen Anordnung durch in Scanrichtung vorgenommenes Verschwenken eines Hohlspiegels dejustiert ist;Fig. 3 shows the scanning plane of a scanner which is misaligned starting from the telecentric arrangement by pivoting a concave mirror in the scanning direction;

Fig. 4 die Scanebene eines Scanners, der ausgehend von der telezentrischen Anordnung durch in Scanrichtung erfolgte Parallelverschiebung eines Hohlspiegels dejustiert ist;Fig. 4 the scanning plane of a scanner which is misaligned starting from the telecentric arrangement by parallel displacement of a concave mirror in the scanning direction;

Fig. 5 einen Scanner entsprechend der Variante der Fig. 3, wobei der Blick auf die Scanebene gerichtet ist;Fig. 5 shows a scanner according to the variant of Fig. 3, with the view directed towards the scanning plane;

Fig. 6 eine Ansicht des Scanners quer zur Scanrichtung mit Blick in Richtung VI von Fig. 5; Projektionen N nach &eegr; in Fig. 5 und 6 lassen jeweils die Scanrichtung erkennen.Fig. 6 is a view of the scanner transverse to the scanning direction looking in direction VI of Fig. 5; projections N to &eegr; in Fig. 5 and 6 show the scanning direction.

Fig. 1 zeigt einen telezentrischen Scanner, mit dem ein Objekt, insbesondere eine Aufzeichnungsplatte CD abgetastet wird. Der Scanner hat ein Gehäuse G in dom sich ein Spiegelrad S und ein Hohlspiegel Hsp befinden. Das nur abschnittsweise gezeichnete Spiegelrad S ist ein Polygonspiegel, der in Drehung um seinen Mittelpunkt angetrieben ist. Facettenartige Spiegelflächen sind an der Peripherie des Spiegelrads S vorgesehen. Eine der Spiegelflächen wird von einem einfallenden LaserstrahlFig. 1 shows a telecentric scanner with which an object, in particular a recording disk CD, is scanned. The scanner has a housing G in which a mirror wheel S and a concave mirror Hsp are located. The mirror wheel S, which is only shown in sections, is a polygonal mirror that is driven in rotation around its center. Facet-like mirror surfaces are provided on the periphery of the mirror wheel S. One of the mirror surfaces is illuminated by an incident laser beam.

10 getroffen.10 hit.

Der Hohlspiegel Hsp ist parallel zur Scanrichtung in dem Gehäuse G angeordnet. Er ist als Hohlspiegelstreifen ausgebildet.The concave mirror Hsp is arranged parallel to the scanning direction in the housing G. It is designed as a concave mirror strip.

M_ ist das geometrische Zentrum dos Hohlspiegels Hsp. ^KlM_ is the geometric center of the concave mirror Hsp. ^K l

Die wirksame Spiegelfläche öes Spiegelrads S befindet sich im Brennpunkt F des Hohlspiegels Hsp , d. h. im halben Abstand zwischen dessen geometrischem Zentrum M_R und der Hohlspiegelfläche. Die vom Spiegelrad S reflektierten divergenten Abtaststrahlen 12 werden daher durch den Hohlspiegel Hsp parallel gerichtet. Sie verlassen das Gehäuse G , dessen Unterkante 14 parallel zu dem abzutastenden Objekt CD ausgerichtet ist, und treffen in Scanrichtung gesehen senkrecht auf die Oberfläche des Objekts CD auf. Letzteres wird so bei Drehung des Spiegelrads S wiederholt linear von dem Laserstrahl überstrichen. Im Fall einer Inspektion von CD-Aufzeichnungsplatten (Compact Disc) treten dabei die vorerwähnten Interferenzen und Modulationen (?es Empfangs-Videosignals auf.The effective mirror surface ö of the mirror wheel S is located at the focal point F of the concave mirror Hsp , i.e. half the distance between its geometric center M _R and the concave mirror surface. The divergent scanning beams 12 reflected by the mirror wheel S are therefore directed parallel by the concave mirror Hsp. They leave the housing G , the lower edge 14 of which is aligned parallel to the object CD to be scanned, and, viewed in the scanning direction, strike the surface of the object CD perpendicularly. The latter is thus repeatedly scanned linearly by the laser beam as the mirror wheel S rotates. In the case of an inspection of CD recording disks (compact discs), the aforementioned interference and modulation (? of the received video signal) occur.

Dem abzuhelfen, wird nach Fig. 2 vorgeschlagen, den telezentrischen Scanner und das abzutastende Objekt CD relativ zueinander in Scanrichtung zu neigen. In der Abbildung ist dazu das Gehäuse G dos Scanners relativ zu der AufzeichnungsplatteTo remedy this, it is proposed in Fig. 2 to tilt the telecentric scanner and the object to be scanned CD relative to each other in the scanning direction. In the figure, the housing G of the scanner is tilted relative to the recording plate.

CD verschwenkt, so daß die Gehäuseunterkante 14 mit der abzutastenden Oberfläche der Aufzeichnungsplatte CD einen spitzen Winkel einschließt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Aufzeichnungsplatte CD oder ihre Halterung entsprechend zu verschwenken. Der innere Aufbau des Scanners ist gegenüber Fig. 1 nicht geändert. Man erkennt, daß die aus dem GehäuseCD is pivoted so that the lower edge 14 of the housing forms an acute angle with the surface of the recording disk CD to be scanned. It is of course also possible to pivot the recording disk CD or its holder accordingly. The internal structure of the scanner is not changed compared to Fig. 1. It can be seen that the

G austretenden Laserstrahlen nunmehr in Seanrichtung gesehen mit einer Normalen 16 auf die abzutastende Oberfläche einen Winkel 0 ungleich Null einschließen. Der Winkel &bgr; ist klein; erG emerging laser beams now, viewed in the direction of sea, form an angle 0 not equal to zero with a normal 16 to the surface to be scanned. The angle β is small; it

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-&Igr;&Ogr;-&igr; -&Igr;&Ogr;-&igr;

beträgt maximal ca. 3°. Durch diese leicht schräge Einstrahlung des Laserlichts in Scanrichtung verhindert man Interferenzen an dünnen Schichten und die damit einhergehenden Modulationen &ngr; des bei der Inspektion von CD-Aufzeichnungsplatten gewonnenen I Signals.is a maximum of approx. 3°. This slightly oblique radiation of the laser light in the scanning direction prevents interference on thin layers and the associated modulations of the I signal obtained during the inspection of CD recording disks.

&ngr; Bei den Varianten gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist das Scannergenau- i se parallel zu dem abzutastenden Objekt ausgerichtet, ind derv In the variants according to Fig. 3 and Fig. 4, the scanner is aligned parallel to the object to be scanned, ind the

I Scanner ist verglichen rn.Lt der telezentrischen Anordnung der ; Fig. 1 jeweils geringfügig dejustiert. In Fig. 3 ist dazu der : Hohlspiegel Hsp um eine Achse P gtdreht, die parallel zu I Scanner is slightly misaligned compared to the telecentric arrangement of Fig. 1. In Fig. 3, the concave mirror Hsp is rotated about an axis P which is parallel to

' der Drehachse des Spiegelrades S orientiert ist' the axis of rotation of the mirror wheel S is oriented

■ und sich an der Stelle der Hohlspiegeloberfläche befindet,■ and is located at the location of the concave mirror surface,

i an der der von dem Spiegelrad S reflektierte Mittenstrahl i at which the center beam reflected by the mirror wheel S

I 18 auf den Hohlspiegel Hsp trifft. Der Mittenstrahl 18 wirdI 18 hits the concave mirror Hsp. The center beam 18 is

jj dadurch nicht mehr in sich zurückreflektiert, I sondern vielmehr in Scanrichtungjj is therefore no longer reflected back into itself, I but rather in the scanning direction

I oder entgegen der Scanrichtung versetzt. Dadurch treffen die |. Laserstrahlen in Scanrichtung gesehen unter einem Winkel un-I gleicn 90° auf die Oberfläche des abzutastenden Objekts CD I auf, und die bei senkrechtem Einfall zu beobachtenden Inter- '_: ferenzen verschwinden. Anders als bei der telezentrischen Anordnung der Fig. 1, liegt die wirksame Spiegelfläche des Spie- ; gelrads S nicht genau im Fokus des Hohlspiegels Hsp , was zu kleinen Fokusfehlern am Ende des Scanbereichs führt. Diese beeinträchtigen aber das Scanergebnis insbesondere beiI or opposite to the scanning direction. As a result, the |. laser beams hit the surface of the object to be scanned CD I at an angle of not less than 90° in the scanning direction, and the _interference observed with perpendicular incidence disappears. Unlike the telecentric arrangement in Fig. 1, the effective mirror surface of the mirror wheel S is not exactly in the focus of the concave mirror Hsp, which leads to small focus errors at the end of the scanning area. However, these affect the scanning result, especially with

j der Inspektion von CD-Aufzeichnungsplatten nicht nennenswert.j the inspection of CD recording disks is not significant.

;· In Fig. 4 ist ausgehend von der telezentrischen Anordnung der Fig. 1 der Hohlspiegel Hsp in Scanrichtung oder entgegen der Scanrichtung seitlich verschoben. Dadurch verschiebt sich;· In Fig. 4, starting from the telecentric arrangement of Fig. 1, the concave mirror Hsp is shifted laterally in the scanning direction or against the scanning direction. This shifts

... auch das geometrische Zentrum des Hohlspiegels Hsp von M_n '€ ^Rl... also the geometric center of the concave mirror Hsp of M _n '€ ^R l

I! nach M_n . Da die Verbindungslinie zwischen dem geometrischenI! to M _n . Since the connecting line between the geometric

% ^K2 % ^K2

I - Il - I - II -

t tilt &diams;· ·t tilt &diams;· ·

I fin I ·····I finish I ·····

III li>l ·' ··· ·· ·III li>l ·' ··· ·· ·

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Zentrum und dem Strahlauftreffpunkt am Hohlspiegel die Winkelhalbierende zwischen einfallendem und ausfallendem Strahl bildet, werden auch hier die Strahlen so abgelenkt, daß sie unter einem Winkel ungleich 90° auf das abzutastende Objekt auftreffen. Damit werden die bei senkrechtem Strahlungseinfall auftre tenden Interferenzen unterdrückt, ohne daß merkliche Abbil-The angle bisector between the incident and outgoing beams forms between the centre and the beam impact point on the concave mirror, the beams are also deflected so that they hit the object to be scanned at an angle other than 90°. This suppresses the interference that occurs when the beam is incident perpendicularly, without causing noticeable images.

Fig. 5 und 6 zeigen nähere Einzelheiten eines im Grundaufbau telezentrischen Scanners, bei dem nach dem in Fig. 3 illustrierten Prinzip der Hohlspiegel Hsp geringfügig verschwenkt ist. Der Scanner enthält einen Laser 20, von dem ein Laserstrahl ausgeht und über eine nicht näher dargestellte Abbildungsoptik auf einen Umlenkspiegel 22 fällt. In Fig. 6 ist die Einstrahlrichtung die Blickrichtung des Beobachters. Der Umlenkspiegel 22 wirft den Laserstrahl auf das schnell rotierende Spiegelrad S. Das reflektierte Licht gelangt über einen weiteren Umlenkspiegel 23 auf den Hohlspiegel Hsp und von dort auf die abzutastende CD-Aufzeichnungsplatte. Letztere besteht aus einem Trägersubstrat 24, einer darauf aufgebrachten metallischen Reflexschicht 26 und einer Deckschicht 28 aus transparentem Kunststoff. Das von der CD-Aufzeichnungsplatte zurückgestreute Licht tritt wieder in den Scanner ein und wird auf einen geeigneten Detektor 30 geworfen.Fig. 5 and 6 show more details of a basic telecentric scanner in which the concave mirror Hsp is slightly pivoted according to the principle illustrated in Fig. 3. The scanner contains a laser 20 from which a laser beam emanates and falls onto a deflecting mirror 22 via an imaging optics not shown in detail. In Fig. 6, the direction of incidence is the viewing direction of the observer. The deflecting mirror 22 projects the laser beam onto the rapidly rotating mirror wheel S. The reflected light passes via another deflecting mirror 23 onto the concave mirror Hsp and from there onto the CD recording disk to be scanned. The latter consists of a carrier substrate 24, a metallic reflective layer 26 applied thereto and a cover layer 28 made of transparent plastic. The light scattered back from the CD recording disk enters the scanner again and is projected onto a suitable detector 30.

Wie man Fic,. 5 entnimmt, ist der Hohlspiegel Hsp gegenüber seiner Position bei einem telezentrischen Scanner um einen kleinen Stellhub d verschwenkt. Hierdurch schließt der scannende Laserstrahl mit einer Normalen auf die abzutastende Oberfläche der Aufzeichnungsplatte in Scanrichtung gesehen den gewünschten kleinen Winkel 3 ein. Damit ist der erfindungsgemäße Schrägeinfall des scannenden Laserstrahls in Scanrichtung realisiert. Wie man Fig. 6 entnimmt, ist überdies der herkömmliche Schrägeinfall des scannenden Laserstrahls quer zur Scanrichtung vorgesehen. Die optische Achse des LaserAs can be seen from Fig. 5, the concave mirror Hsp is pivoted by a small adjustment stroke d relative to its position in a telecentric scanner. As a result, the scanning laser beam encloses the desired small angle 3 with a normal to the surface of the recording plate to be scanned, viewed in the scanning direction. This realizes the inventive oblique incidence of the scanning laser beam in the scanning direction. As can be seen from Fig. 6, the conventional oblique incidence of the scanning laser beam transverse to the scanning direction is also provided. The optical axis of the laser

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Strahls schließt mit der Normalen 16 auf die abzutastende Oberfläche der Aufzeichnungsplatte quer zur Scanrichtung gesehen einen kleinen Winkel &agr; ein, der dazu dient, das einfallende Licht und das von der Aufzeichnungsplatte zurückgestreute Licht zu trennen. Der Winkel &agr; wird wie bei einem telezentrischen Scanner durch einen gefalteten Strahlengang quer zur Scanrich-The beam encloses a small angle α with the normal 16 to the surface of the recording plate to be scanned, seen transversely to the scanning direction, which serves to separate the incident light and the light scattered back from the recording plate. The angle α is created by a folded beam path transversely to the scanning direction, as in a telecentric scanner.

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reicht.suffices.

Das Maß für die Fehlerbreite bzw. Fehlerlänge eines Defekts ist bei gegebener Scanfrequenz (und damit Scangeschwindigkeit) und gegebener Platten-Rotationsgeschwindigkeit die Zeit, während der der abtastende Laserstrahl den Defekt trifft.The measure of the defect width or defect length of a defect is the time during which the scanning laser beam hits the defect at a given scan frequency (and thus scan speed) and a given disk rotation speed.

Wird jetzt durch einen Einfallswinkel /0° der einfallende und der reflektierte Strahl oberhalb der reflektierenden Metallfläche z.T. räumlich getrennt, so wird der abtastende Laserstrahl in einer Fehlerebene oberhalb der Metallfläche scheinbar größer. Es liegen drei Strahlbereiche vor, nämlich einfallender Strahl, Überlappung von einfallendem und reflektiertem Strahl, reflektierter Strahl. Dieser scheinbar größere Abtaststrahl trifft nun einen Defekt oberhalb der reflektierenden Metallfläche längere Zeit. Für das Inspektionssystem ist das genauso, als wenn der feinste Abtaststrahl auf der Metallfläche für dieselbe Zeit einen scheinbar größeren Fehler trifft. Das führt zu einer scheinbaren Fehlervergrößerung besonders für Fehler, die weit von der reflektierenden Metallschicht entfernt sind, also etwa für Beschädigungen auf der Plattenoberfläche (Ausleseseite).If the incident and reflected beams above the reflective metal surface are spatially separated by an angle of incidence of /0°, the scanning laser beam appears to be larger in a defect plane above the metal surface. There are three beam areas, namely the incident beam, the overlap of the incident and reflected beam, and the reflected beam. This apparently larger scanning beam now hits a defect above the reflective metal surface for a longer period of time. For the inspection system, this is the same as if the finest scanning beam on the metal surface hits an apparently larger defect for the same amount of time. This leads to an apparent increase in the size of the defect, particularly for defects that are far away from the reflective metal layer, such as damage on the plate surface (readout side).

t St S

List of reference symbols

10 - einfallender Laserstrahl10 - incident laser beam

12 - divergenter Strahl12 - divergent beam

14 - Unterkante14 - Lower edge

16 - Normale16 - Normal

18 - Mittenstrahl18 - Center beam

22 - Umlenkspiegel 24 - Trägersubstrat22 - Deflecting mirror 24 - Carrier substrate

26 - metallische Reflexschicht26 - metallic reflective layer

28 - Deckschicht 30 - Detektor28 - Cover layer 30 - Detector

23 - Umlenkspiegel23 - Deflecting mirror

Claims

Scanner for optical scanning of objects, in particular recording disks.

1. Scanner for optically scanning objects, in particular recording disks, with a coherent light source, with a deflection device which allows a light beam emanating from the light source to sweep over the object in an essentially linear scanning movement, the optical axis of the light beam enclosing a small angle with a normal to the object surface transverse to the scanning direction, and with a detector for detecting light which is reflected by the object, characterized in that the optical axis of the light beam encloses a small angle with the normal (16) to the object surface also in the scanning direction.

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2. Scanner according to claim 1, characterized in that the optical axis of the light beam forms an angle of maximum 3° with the normal (16) to the object surface in the scanning direction.

3. Scanner according to claim 1 or 2, characterized in that the deflection device contains a rotationally driven, polygonal mirror wheel (S) with peripheral mirror surfaces and a concave mirror (Hsp) which lies in the beam path between the mirror wheel (S) and the object (CD).

4. Scanner according to claim 3, characterized in that the concave mirror (Hsp) is designed as a concave mirror strip

a spherical or circular cylindrical concave mirror .

5. Scanner according to one of claims 1 to 4, characterized

§ indicates that the effective mirror surface

of the mirror wheel (S) is located at the focal point (F) of the concave mirror (Hsp) (telecentric scanner), and that the scanner as a whole is set at an angle in the scanning direction relative to the object (CD).

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6. Scanner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the concave mirror (Hsp) is ■ compared with the telecentric arrangement relative to the mirror

' gel wheel (S) is inclined at an angle in the scanning direction.

7. Scanner according to one of claims 1 to 4, characterized in that the concave mirror (Hsp) is displaced parallel to the mirror wheel (S) in the scanning direction compared to the telecentric arrangement.

•

8. Scanner according to one of claims 1 to 7, characterized in that instead of a concave mirror (Hsp) an objective consisting of one or more lenses is used.

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